Trong nhiều trờng hợp, việc lấy năng lợng trực tiếp từ môi trờng có thể đảm bảo cho việc vận hành các node mạng cảm biến. Năng lợng này ngời ta gọi là năng lợng sạch và thuật ngữ "energy scavenging" bao gồm quang năng, động năng và các nguồn năng lợng khác.
Các node mạng tận dụng năng lợng sạch đợc gọi là "live off the land" để thay thế cho nguồn năng lợng sử dụng bởi chính nó. Nếu đợc thiết kế hợp lý các node mạng sử dụng năng lợng sạch có thể rất nhỏ bởi chúng không cần mang theo nguồn chứa năng lợng. Nguồn năng lợng đợc lấy từ môi trờng có biến động rất lớn và chúng có thể đợc ngắt trong quá trình hoạt động. Thông thờng việc ngắt nguồn sẽ đợc dự đoán trớc, nh là việc thay đổi chu kỳ của thiết bị chuyển động. Trong trờng hợp khác việc ngắt nguồn là do sự cố, do đó dự báo thống kê thờng đợc sử dụng. Xác suất nguồn ngừng hoạt động là rất lớn bởi vì công suất từ môi trờng đủ cho vận hành không thể đảm bảo ở tất cả thời gian. Do đó ngời thiết kế phải chọn một mức độ tin cậy dực trên các kiểu nguồn năng lợng sạch khác nhau và thiết kế node mạng phù hợp với yêu cầu.
Ví dụ, việc đánh giá hệ thống năng lợng mặt trời phải đề cập đến hiệu ứng giới hạn thời gian chiếu sáng. Việc thiết kế phải hỗ trợ cho sự vận hành ban đêm hay những lúc không có ánh sáng. Hơn nữa việc thiết kế cũng phải chú ý đến vị trí của các miền vùng khác nhau, bởi vì thời tiết khí hậu và thời gian chiếu sáng của mặt trời ở các vùng khác nhau là khác nhau. Do đó ngời thiết kế phải đảm bảo một mức độ tin cậy dựa trên dựa trên độ khả dụng của mặt trời ở vị trí thiết kế.
Một đặc điểm chung của hầu hết các nguồn năng lợng sạch là công suất trung bình thấp chỉ khoảng 1mW hoặc thấp hơn. Mặc dù công suất trung bình cần cho node mạng cảm biến có thể thấp hơn công suất trung bình của nguồn năng lợng sạch nhng công suất đỉnh cần cho node mạng thì luôn lớn hơn công suất tức thời nhỏ nhất cung cấp bởi nguồn.
Để đáp ứng yêu cầu công suất đỉnh này và để hỗ trợ sự biến động đầu ra của các nguồn năng lợng sạch. Hầu hết các nguồn năng lợng sạch phải có mạch điều hoà công suất. Mạch điều hoà công suất đặt giữa nguồn công suất và tải để đảm bảo phù hợp giữa dòng và điện áp tại đầu ra của nó thích hợp với yêu cầu của tải. Đồng thời phải phù hợp dòng và tải yêu cầu tại đầu vào của nguồn. Hầu hết các mạch điều hoà công suất yêu cầu một phần tử lu trữ năng lợng thứ cấp, thông thờng là nguồn thứ cấp hoặc tụ điện. Về bản chất nguồn năng lợng sạch là những dòng chảy nhỏ nạp cho thiết bị lu trữ thứ cấp từ đây năng lợng đợc chuyển tới node mạng. Nguồn năng lợng thứ cấp có mật độ năng lợng lớn hơn so với tụ điện, do đó chúng có thể công suất đỉnh cao hơn trong chu kỳ dài hơn. Tuy nhiên chúng cũng có tốc độ nạp lại cao hơn nên làm tăng sự tiêu thụ công suất trung bình. Tuỳ thuộc vào sự chọn lựa công nghệ, quá trình chuyển đổi điện áp có thể đợc thực hiện trớc hoặc thiết bị lu trữ thứ cấp, hoặc sau thiết bị này hoặc là cả trớc và sau hoặc là không.
Một nhân tố đợc đề cập trong suốt quá trình thiết kế hệ thống cung cấp năng lợng sạch là cách thức thực hiện bật và tắt nguồn. Tại thời điểm bật, thiết bị lu trữ thứ cấp có thể đang đợc nạp vì vậy mạch điều hoà công suất sẽ không thể cung cấp cho tải cho tới thời điểm
cuối của quá trình nạp. Đây là một khó khăn bởi vì mạch điều hoà công suất không có hoặc không đủ đầu ra trong suốt thời gian này, mạch điều khiển phát hiện ra điều kiện khởi động và giám sát trạng thái nạp của thiết bị lu trữ thứ cấp và cuối cùng kết nối tải tới đầu ra của mạnh điều hoà công suất. Nguồn công suất sạch có thể có đặc tính biến động lớn vì vậy việc thiết kế các mạch điều khiển gặp phải thách thức lớn. Hơn nữa, chúng còn phải đảm bảo cung cấp đủ năng lợng cho node mạng hoạt động ngay cả khi nguồn năng lợng sạch tạm thời gián đoạn.
Mạch khởi động phải không gây ảnh hởng tới chức năng điều hoà node cho tới khi việc điều hoà đợc phát hiện. Để chức năng tắt nguồn của hệ thống có thể đợc thực hiện trong khi năng lợng vẫn khả dụng trong thiết bị lu trữ thứ cấp. Nếu năng lợng sạch đợc sử dụng trực tiếp cho việc vận hành khi đó một một nguồn nhỏ có thể đợc thực hiện để cung cấp mạch điều khiển.